利用植物抗体中和真菌毒素DON及提高赤霉病抗性的研究

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小麦赤霉病是影响我国南方麦区、东北麦区以及黄淮流域麦区的重要真菌病害,主要是由禾谷镰刀菌Fusarium graminearum引起的。赤霉病菌引起小麦的穗腐,不但使小麦产量降低、品质变劣,而且病麦粒中含有镰刀菌代谢产生的真菌毒素,如脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deoxynivalenol,DON),食用污染毒素的病麦及其制成品后会引起人畜呕吐、中毒甚至致癌。因此,中和DON毒素的研究成为控制其毒性和减轻赤霉病对植物为害的重要研究方向。近十多年来,植物抗体研究取得了巨大进展。Hiatt等首次证明在植物体内可以表达和装配抗体蛋白以来,已有很多在这方面的研究。随着抗体技术的发展,已报道在多种植物中表达了单链抗体,且可以减轻植物病害。本研究以中和DON的毒性,减轻小麦赤霉病的发生为目标,探索出一条中和毒素之毒性、提高植物抗病性的新途径。本研究将抗脱氧雪腐镰刀菌烯醇的单链抗体(DONscFv)基因导入烟草,获得高效表达植物抗体的转基因烟草,并研究了表达单链抗体的转基因烟草中和毒素DON的作用,结果表明与野生型相比,转基因烟草的种子在含毒素(8μM/L)的培养基中萌发时,能表现出更耐毒素的毒性。此外,本研究构建了DONscFv基因的小麦表达载体,以培养4天的幼胚愈伤组织为材料,用农杆菌介导法转化小麦,经PCR和ELISA证实获得了高效表达DONscFv的4株转基因小麦,对T1代转基因小麦进行赤霉病抗性鉴定,接种8天后观察发病情况,野生型对照植株在接种的中部发病严重,并长满了菌丝,然而32株T1代转基因植株中25株的穗子中部均表现出较轻的发病症状。但是,随着时间的推移,接种10天后转基因小麦也表现出了比较明显的发病症状。这表明转DONscFv基因小麦只是在一定程度上延迟了发病症状的出现。DONScFv起到中和毒素DON的作用,由于病菌代谢产生毒素的含量降低,影响了病原菌在组织中的定殖时间和其在组织中的扩展,所以在一定程度上延迟并减轻了病害症状。迄今为止,对小麦成熟胚再生体系的研究很少报道。本研究以晋麦2148成熟胚为外植体,进行再生体系的研究。在此基础上,用基因枪转化法将GUS基因导入小麦,以便初步建立小麦成熟胚的基因枪转化体系。
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